苏-15也追捕过低空飞行的美国支持的伊朗间谍飞机，例如在1979年，4架苏-15拦截一架低飞塞斯纳185，但雷达始终无法发现低飞的目标。不过看着头顶上气势汹汹的苏-15，塞斯纳飞行员在惊慌失措中降落在亚美尼亚的一条高速公路上自首了。
此时国土防空军开始换装新的苏-15TM改型，纠正了之前“细嘴瓶”的一些缺点。苏-15TM的北约代号是“细嘴瓶-F”，特点是具有经过重新设计的双三角翼，增强了低空飞行性能，并安装了新型R-13涡喷发动机，提高了航程和加速性能，同时翼下还增加了两个额外武器挂点，可挂载R-60近距空空导弹或23毫米双管机炮吊舱。
“细嘴瓶-F”还换装了全新的“台风-M”雷达
“细嘴瓶-F”还换装了全新的“台风-M”雷达，可探测64公里之外的高空目标4公里以外的低空目标。甚至该机的数据链也经过升级，地面管制员可以远程遥控飞行，甚至在不需要飞行员操作的情况下发射武器。
双三角机翼是苏-15后期型的识别特征。新机翼翼面积更大，外侧后掠角减小到45度，形成所谓“双三角”。新机翼减小了起降速度和飞行时的诱导阻力
苏-15大战波音707
1978年，苏-15终于获得了自己的第一个击坠战绩。
当年4月20日，大韩航空902号航班离开巴黎向汉城飞去，原计划途中降落阿拉斯加安克雷奇加油。这架飞机没有配备惯性导航系统，从巴黎起飞后，而飞行员在转换地磁方位和真实航向数据时参照了错误的磁偏角标记来设置导航计算机，最后在飞过冰岛后碰上地磁北，导致飞机转弯近135度向苏联摩尔曼斯克飞去。
在飞越空旷巴伦支海时，机长金昌基丝毫没有察觉到飞机已经偏离既定航线数百公里
在飞越空旷巴伦支海时，机长金昌基丝毫没有察觉到飞机已经偏离既定航线数百公里。
苏联国土防空军在波音707接近数量领空400公里时发现了该机，起初以为这是一架敌我识别装置出了故障的友机。
902号航班飞入科拉半岛上空后，防空军察觉到这架飞机很不正常，于是紧急起飞了一架苏-15TM进行拦截。这架苏-15由亚历山大·波索夫大尉驾驶，抵近后先以为这架飞机是美国空军的RC-135侦察机——一种基于波音707机身的信号情报间谍机。
被苏-15拦截的波音707
但他很快就向地面管制员报告说，那架飞机上有亚洲文字和红色的鹳商标。
韩国机长也看到了这架苏联截击机，于是打开机翼着陆灯以示没有敌意。与苏联官方说客机从没回应苏-15的询问相反，芬兰空管录音表明这位韩国机场曾三次尝试与苏-15进行无线电沟通。
波索夫认为这是一架误入苏联领空的民航客机，但第21防空军集团军司令还是命令他击落“敌机”。波索夫向波音707连续发射了两枚小型R-60红外制导导弹，第一枚没有击中，第二枚击中了波音707的左翼。导弹的2.7千克战斗部炸掉了一段四米长的机翼，并击毁了一台发动机。
爆炸碎片击穿客机机身，导致客舱瞬间减压，使机上109人中两人死亡，13人受伤。
波音707被击中后从9100米高空坠落，在苏联雷达显示屏上消失，波索夫因油量过低而返回基地。防空军在雷达发现了一个新目标后又起飞了一架截击机，结果发现只是空中翻滚的机翼残片，单座这名苏联飞行员发现902号航班在导弹攻击下幸存了下来。
受伤客机在空中继续飞行40分钟以寻找一个安全的迫降场地，最后金昌基成功驾驶波音707降落在科皮亚维湖的冰冻湖面上。苏联直升机迅速运走幸存者，两天把他们都遣返回美国，并向大韩航空发去了一张10万美元的救援和住宿费用账单。
